Análisis

Manuel González Gallego

Ingeniero Industrial en el INTA y doctorando de la UCLM

Barcos monitorizados con fibra óptica: tecnología 4.0 en la industria naval

Barcos monitorizados con fibra óptica: tecnología 4.0 en la industria naval

Barcos monitorizados con fibra óptica: tecnología 4.0 en la industria naval

Se puede decir que una de las ingenierías más antiguas profesadas por el ser humano es la naval y, a pesar de ser considerada por algunos sectores de la industria como una de las más conservadoras en innovación, su participación en la aplicación e implementación de nuevas tecnologías no queda en vano.

Uno de los centros de investigación del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA), que se dedica a esta rama de la ingeniería es el Centro de Experiencias Hidrodinámicas de El Pardo (CEHIPAR), reconocido como Infraestructura Científica y Técnica Singular (ICTS). En el CEHIPAR se desarrolla y lidera un proyecto de investigación sobre aplicación de nuevas tecnologías en sus modelos de buques. El equipo de investigación está formado por varios departamentos del INTA y el Grupo COMES (Grupo de Mecánica de los Medios Continuos, Ingeniería de Estructuras y de Materiales) de la Universidad de Castilla-La Mancha (UCLM).

¿Cuál o cuáles son los objetivos perseguidos de esta tecnología? Principalmente dos: la eficiencia energética y la salud estructural del casco. ¿Qué tipo de tecnología de monitorización se está utilizando? Sensores de fibra óptica en redes de Bragg (FBGS). ¿Y en qué tipo de material se está aplicando? En material compuesto reforzado con fibra de carbono.

Cada vez más, las exigencias en la protección del medio ambiente derivan en el uso de nuevas tecnologías de instrumentación, así como el uso de nuevos materiales inteligentes que sean compatibles con el medio marino. La optimización de estos estudios va a permitir obtener en tiempo real:

  • Incrementar la seguridad y vida útil de la estructura de cualquier embarcación.
  • Automatizar el mantenimiento.
  • Reducir costes operativos.

Esta investigación permitirá en el ICTS-CEHIPAR compaginar su dilatada experiencia hidrodinámica con estudios experimentales y matemáticos de interacción fluido-estructura en sus modelos de ensayo, además de ofrecer soluciones para cualquier tipo de buque, incluidas las embarcaciones no tripuladas (USV). Para ello, esta investigación se inicia con unos estudios preliminares de caracterización mecánica del material y de los sensores FBGS. Se ha optado por la cinta unidireccional de material compuesto reforzado con fibra de carbono por dos motivos principalmente: por su uso común en estructuras monolíticas navales y por sus características técnicas (muy similares mecánicamente al acero, material estructural por excelencia en arquitectura naval).

Ensayo de un modelo de buque en el Canal de Aguas Tranquilas (INTA- CEHIPAR) Ensayo de un modelo de buque en el Canal de Aguas Tranquilas (INTA- CEHIPAR)

Ensayo de un modelo de buque en el Canal de Aguas Tranquilas (INTA- CEHIPAR) / INTA

Los sensores FBGS son una tecnología de monitorización muy utilizada en sectores de la industria como la aeroespacial y la energética y funcionan bastante bien en materiales compuestos, estos últimos muy utilizados por su notable reducción en peso y por tener propiedades mecánicas aptas estructuralmente. Además, presentan la opción de instalarse de modo embebido en el material o adherido superficialmente sobre el mismo, siendo su diferencia en los resultados prácticamente inapreciable, según estudios realizados por el Dr. Malte Frövel, Doctor Ingeniero Industrial del Área de Materiales Compuestos del INTA. Esta tecnología funciona a través de señales de onda proporcionadas por un interrogador, en el que devuelve un espectro de onda ante cargas de tracción, compresión y temperatura. Las ventajas que presentan frente a tecnologías similares, entre otras, es su inmunidad ante la presencia de campos magnéticos y su alto nivel de ciclos de fatiga, es decir, su baja probabilidad de rotura ante estado de cargas.

Se trata de una investigación compleja, como cualquier otra actividad investigadora, pero bastante motivadora para nuestro equipo científico, así como para el centro, armadores y astilleros, ya que supone proporcionar al cliente en la fase de diseño del buque información sobre el comportamiento estructural del mismo, además de estudiar la salud estructural del buque a escala real en servicio.

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